淺談供熱管網設計與敷設方式

摘 要：本文介紹了供熱管網熱負荷的分類、布置、敷設方式和熱補償。"""

關鍵詞：供熱管網 設計 敷設方式

集中供熱是指以熱水或蒸汽作為熱媒，利用一個或多個熱源通過供熱管網、熱交換站等，向一個城市或城市中較大區域的各熱用戶提供熱能的供熱方式。為了保證供熱質量和降低建造供熱系統的投資，對管網的設計提出了更高的要求。

1 供熱管網熱負荷的分類

熱負荷可分為季節性熱負荷和固定常年性熱負荷兩大類。季節性熱負荷包括采暖熱負荷、通風熱負荷及空調制冷熱負荷。采暖通風和空調制冷熱負荷是用來保證室內的空氣溫度或質量的熱負荷。固定常年性熱負荷包括生活熱水供應熱負荷和生產工藝熱負荷。生活熱水供應熱負荷是指各類建筑物中日常生活所需要熱水的熱負荷;生產工藝熱負荷是指生產過程中所需要的熱負荷。

季節性熱負荷在全年變化較大，全日變化較小，它與室外空氣溫度、空氣濕度、風速、風向及太陽輻射等室外氣象條件有著密切的聯系，其中室外空氣溫度對其大小起著決定性作用。固定常年性熱負荷在全年變化較小，全日變化較大，與外部氣候條件關系不大。

2 供熱管網的布置

2.1 管網布置原則供熱管網布置的基本原則是經濟上合理、技術上可靠和對周圍環境影響小。具體要求如下:(1)供熱管道力求短而直，使消耗的金屬量最少，施工工程量最小，降低投資。供熱主干線應通過熱用戶密集區。此外，減少檢查井的數量可以降低初投資，所以應合理地布置影響檢查井位置、數量、所需的閥門及各種附件。(2)供熱管道應布置在地勢平坦、水位低和土質好的地段。盡量避免與主要交通干線、河流以及其他管線的交叉。 (3)供熱管道一般應沿道路的一側敷設。當采用地上敷設時，應保證不影響城市環境及美觀。

2.2 管網布置方式

供熱管網的布置與熱媒種類、熱源及熱用戶的相互位置有一定的聯系。供熱管網的平面布置方式主要有枝狀、環狀和網格狀三種:(1)枝狀管網布置是供熱管網布置最常用的方式。枝狀管網的優點是系統簡單、管徑隨著遠離熱源而逐漸減小、金屬消耗量少、投資少、運行可靠。缺點是供熱的后備能力差，即管網某處發生故障時，在故障位置之后的所有熱用戶的供熱都將中斷。

(2)環狀管網布置

環狀管網是指供熱主干線連成環狀，用戶管網從環狀主干線上接出的供熱管網布置方式。其優點是供熱后備能力高、運行安全。缺點是投資大、運行管理復雜。

(3)網格狀管網布置

網格狀管網是由很多小型環狀管網相互連接在一起的一種供熱管網布置方式。其優點是運行安全可靠。但是這種布置方式的投資很大，并且熱網的水力工況和控制十分復雜。

3 供熱管網敷設方式

供熱管網的敷設是指將供熱管道及其附件按設計條件組成整體并使之就位的工作。供熱管網敷設方式主要分為地上敷設和地下敷設兩大類。

3.1 地上敷設

地上敷設又稱架空敷設，是將供熱管道敷設在地面支架或者建筑物外墻上的敷設方式。常用于地下水位高、地形復雜、土壤腐蝕性大或土質為濕陷性黃土，以及地下管道密度大難以敷設供熱管道等狀況。架空敷設投資少、便于運行管理及檢修，是一種較為經濟的敷設方式，但是其占地面積和熱損失較大，同時還會對城市環境美觀產生影響。

3.2 地下敷設

地下敷設不影響城市環境美觀和交通，是供熱管網最常用的敷設方式。地下敷設可以分為地溝敷設和直埋敷設兩類。

地溝敷設是指供熱管道在管溝內敷設的敷設方式。地溝敷設按管溝能否通行分為通行地溝敷設、半通行地溝敷設和不通行地溝敷設三種敷設。

直埋敷設是將供熱管道直接埋設在土壤里的敷設方式。供熱管道直埋結構由供熱管道、保溫層和保護外殼三部分緊密結合在一起，形成整體式的預制保溫管結構，又稱“管中管”。直埋敷設與架空敷設相比不影響城市環境美觀且熱損失小;直埋敷設與地溝敷設相比，具有占地面積小、施工周期短、維護量小、初投資低、整體式預制保溫管嚴密性好、管道難以腐蝕、使用壽命延長等優點。可見，直埋敷設是一種優越的敷設方式，其在供熱管網中的應用將會越來越廣泛。

4 供熱管網的熱補償

補償器是補償供熱管道受熱產生的熱伸長進而減小管道由于受熱產生的應力，防止管道由于受熱產生的熱伸長或應力過大使得管道變形或破裂，保證供熱管網運行安全可靠的裝置。

補償器根據補償方式的不同可分為利用補償器材料的變形來吸收熱伸長的自然補償器、方形補償器和波紋管補償器，以及利用管道的位移來吸收熱伸長的套筒補償器和球形補償器。

(1)自然補償器

自然補償器是利用供熱管道的自然彎曲(如L形或Z形)來補償管道的熱伸長。由于自然補償器結構簡單并可以減少使用其它種類的補償器，可以減少投資。其缺點是管道變形時會產生橫向位移，而且補償的管段不能很長。

(2)方形補償器

方形補償器一般是由無縫鋼管煨彎或由彎頭組焊而成，利用彎管的變形來補償熱伸長。方形補償器可用于任何工作壓力和溫度的管道、制造安裝簡單、軸向推力小、補償能力大，并且安全可靠。其缺點是占地面積和熱媒流動阻力較大。

(3)波紋管補償器

波紋管補償器是用單層或多層薄金屬管制成的具有軸向波紋的管狀補償設備，利用波紋的變形補償管道的熱伸長。其具有結構緊湊、體積小、重量輕、占地面積小、不易滲漏和熱媒流動阻力小等優點。缺點是制造困難、造價高、補償量較小以及軸向推力大。

(4)套筒補償器

套筒補償器是填料密封的套管和外殼管同心組成，一般有單向和雙向兩種形式，補償器直接焊接在管道上，通過滑動套筒對外套筒的滑移運動來補償管道的熱伸長。其補償能力較大(一般可達250mm~400mm[11])、占地面積小、造價低、安裝方便且熱媒流動阻力小。但是其軸向推力大、介質易泄漏、需要經常更換填料、維護工作量較大。

(5)球形補償是由球體和外殼組成，利用球形管接頭的隨機彎轉來補償管道的熱伸長，一般兩個配成一組使用。球形補償器可做三向位移、不存在推力、補償能力大、占據空間小、變形應力小、適用于架空敷設；缺點是存在側向位移、易泄漏。

總之，上述5種補償器各有其優缺點，適用場合也各不相同。在實際使用中，應根據實際情況具體分析，擇優使用，保證供熱系統能夠安全可靠的運行。